VESTIBULAR 2009
PROVAS DE FÍSICA
CADERNO DE QUESTÕES
INSTRUÇÕES
1. Preencher com seu nome e número de carteira os espaços indicados nesta capa e na última
página deste caderno.
2. Assinar a Folha Definitiva de Respostas e a capa do seu caderno de respostas, com caneta
de tinta azul ou preta, nos espaços indicados.
3. Esta prova contém 30 questões objetivas, com apenas uma alternativa correta em cada
questão, e 15 questões discursivas.
4. Encontra-se neste caderno um formulário que, a critério do candidato, poderá ser útil
para a resolução de questões.
5. Anotar na tabela ao lado as respostas das questões objetivas.
6. Depois de assinaladas todas as respostas das questões objetivas, transcrevê-las para a
Folha Definitiva de Respostas.
7. Todas as questões discursivas que envolvam cálculos deverão estar acompanhadas do
respectivo desenvolvimento lógico. Não serão aceitas apenas as respostas finais.
8. A duração total da prova é de 4 horas. O candidato somente poderá entregar a prova e
sair do prédio depois de transcorridas 2 horas, contadas a partir do início da prova.
9. Ao sair, o candidato levará este caderno e o caderno de questões das provas de Química,
Matemática e História.
10. Transcorridas 4 horas de prova, o fiscal recolherá a Folha Definitiva de Respostas e o
caderno de respostas.
FÍSICA
2.ª PARTE: QUESTÕES DISCURSIVAS
36. Enquanto o carretel gira com velocidade angular constante, o
fio, que é mantido esticado, envolve completamente o corpo
cilíndrico do carretel, até atingir um dos bordos, momento
em que inicia o preenchimento de uma nova fiada sobre a
camada anterior já enrolada. Sucessivamente, o corpo do
carretel é envolvido pelo fio, até se obter a capacidade de
armazenamento desejada.
37. O airbag tem provado salvar vidas. De acessório opcional, é
agora um dispositivo de segurança que deverá estar presente
em todos os automóveis.
Mas essa inovação tecnológica não é privilégio da humanidade. Há séculos, a natureza emprega os mesmos princípios
mecânicos em uma ave, o atobá, mais conhecido como
mergulhão.
Desconsiderando os ligeiros desvios de direção que tem o fio
enquanto é enrolado, o gráfico indica de forma bastante satisfatória os valores de velocidade assumidos pelo fio durante o
completo preenchimento do carretel.
(Rodrigo Maia Nogueira, Google imagens.)
Em vôo, após ter avistado um cardume, esta ave fecha suas
asas e se atira verticalmente em direção às águas, atingindoas com velocidades próximas a 150 km/h. Assim como os
carros modernos, o atobá possui um pequeno airbag natural.
Trata-se de uma bolsa em seu peito, que é inflada com ar
momentos antes do choque violento com a água.
(Animal Planet/documentários. Adaptado.)
a)
Com base nessas informações, determine:
a)
O comprimento total do fio contido em um desses carretéis.
b) Sabendo que a última fiada do carretel lhe dá a forma de
um cilindro de diâmetro 3 cm e desprezando a espessura
do fio, determine a velocidade angular impressa pelo eixo
que sustenta o carretel.
O motorista do quadrinho certamente não está protegido
pelo seu travesseiro. Em situações idênticas, considere
um choque sem bolsa de ar e outro com bolsa de ar. Como
se comportam qualitativamente o impulso e o tempo de
interação em cada um desses choques?
b) Suponha que, durante o choque do atobá contra a água,
a força de interação tenha as intensidades representadas
pelo gráfico:
Determine qual seria o impulso sofrido pela ave e a intensidade da força média (se o choque não envolvesse a variação
de intensidades de força) no processo de entrada na água.
UFSC0802/3ºCad/Bio/Fís/Geo
UFSC0802/3ºCad/Bio/Fís/Geo
38. Você já construiu um ludião? Esse é um antigo brinquedo
que pode testar suas habilidades. Uma sugestão de montagem
de um desses brinquedos, reutilizando materiais de simples
obtenção, está esquematizada na figura.
39. Um circuito para aquecimento é mantido em funcionamento
por meio de uma fonte de resistência interna desprezível e
tensão contínua (d.d.p. 12 V). Enquanto a fonte está em uso,
um amperímetro montado em seu gabinete indica a corrente
elétrica de 5 A.
Quando um único resistor de resistência elétrica desconhecida
é associado ao circuito de aquecimento, o amperímetro passa
a indicar 2 A.
a)
COMO MONTAR
Depois de grudar a massa de modelar na tampinha de caneta,
o conjunto é inserido em uma garrafa de plástico transparente e flexível contendo água, tomando-se o cuidado de
deixar uma pequena reserva de ar aprisionado na tampinha
de caneta. A garrafa plástica é então devidamente fechada
com sua própria tampa.
COMO FUNCIONA
A variação da pressão na pequena porção de ar aprisionado
dentro do ludião é suficiente para comandar que o brinquedo
suba, desça ou permaneça estaticamente flutuando no interior
da água da garrafa, auxiliado pelo peso adicional que lhe
dá a massa de modelar. Essa variação de pressão é obtida
comprimindo-se o corpo da garrafa plástica onde se encontra
o ludião flutuando na água.
a)
Imagine que a garrafa onde se encontra o ludião esteja fechada e que, devido à manutenção de uma forte
compressão nas paredes da garrafa, o brinquedo se
encontre tocando o fundo da mesma, completamente
submerso na água. Para essa situação, faça um desenho
de todas as forças que atuam sobre o ludião, utilizando
vetores devidamente identificados pelo nome da força
que representam. Em seguida, caracterize o vetor força
resultante, indicando sua direção e sentido e escrevendo
uma expressão escalar que determine seu módulo.
b) Na mesma garrafa, agora destampada e com todo o sistema em equilíbrio à temperatura de 33 ºC, imagine que o
ludião esteja flutuando e que, para mudar essa situação,
a ponto de permanecer entre o limite de boiar e afundar,
o volume de ar nele aprisionado tivesse que ser reduzido
para
do volume atual. Supondo que o ar possa ser
comparado a um gás ideal, determine a temperatura, em
graus Celsius, para que essa condição seja atingida.
Determine a resistência elétrica do circuito de aquecimento sem o resistor e justifique como deve ter sido
conectado o resistor, em série ou em paralelo.
b) Comparativamente à configuração original do circuito de
aquecimento, o que ocorreu com a potência elétrica por
ele dissipada, após a conexão do resistor? Justifique sua
resposta através da análise das mudanças na intensidade
da potência, resistência elétrica e intensidade de corrente
elétrica.
40. Isolados um do outro, um fio retilíneo e muito longo foi
deitado sobre uma espira circular plana de raio R, conforme
o esquema.
Dados: R = 0,02 m
μ0 = 4.π.10 –7 T.m.A –1
π = 3 (valor aproximado, para facilitar seus cálculos)
i1 = 4 A
i2 = 8 A
Supondo que no ponto C apenas atuem os campos magnéticos
gerados pelas duas correntes elétricas indicadas,
a)
represente em um desenho a direção e o sentido dos
vetores campo magnético l
BE e l
BF , gerados pela espira
e pelo fio, tendo como referência o plano da folha e o
esquema.
b) determine a intensidade do campo magnético resultante,
supondo que na região não haja nenhuma outra manifestação magnética.
FORMULÁRIO DE FÍSICA
UFSC0802/3ºCad/Bio/Fís/Geo